研究了半被动双足机器人的平面稳定行走的控制问题．基于弹簧质点模型，采用拉格朗日方法分别得到双足机器人单支撑阶段与双支撑阶段的动力学方程，对机器人系统的动力学方程求得周期解．应用非线性系统状态反馈线性化理论，在双足机器人的单支撑阶段和双支撑阶段中，通过控制双足机器人的腿长度，实现稳定的周期行走．在理论分析的基础上，对控制算法进行了仿真与研究．结果表明：在周期行走过程中，文中采用的变长度控制算法可以使双足机器人克服外界的干扰，并具有较强的抗干扰性．
通过求解三维粘性非定常不可压缩流体Navier-Stokes方程组，数值模拟了仿蝌蚪游动时的水动力学特性和流场特征，分析了蝌蚪摆动频率和雷诺数等运动参数和流场条件对蝌蚪游动的影响．此外，探讨了蝌蚪特有的钝体头部以及摆动方式的影响．结果表明，蝌蚪游动时不同的受力状态对应于不同的尾涡结构特征．蝌蚪特殊的运动方式与其特殊的体态特征是相匹配的．
本文通过直接、显式的方法提出一个多轴可压缩应变能弹性势来模拟类橡胶材料受载荷直到软化破坏的变形行为．首先，我们提出一个多轴可压缩应变能函数；其次，通过特定的不变量，该多轴应变能函数在单轴拉伸，平面应变和等双轴拉伸三个基准实验的情况下，可以退化为各自的单轴形函数形式；再次，我们显式给出带有软化破坏特性的形函数；最后，模型结果和试验数据可以精确匹配，同时可以预测材料临近破坏以后，接下来的变形行为．
连续丝束剪切(Continuous Tow Shearing, CTS)铺放技术是一种新的变角度层合板制作技术，这种新技术能显著减少丝束铺放过程中产生的丝束重叠和间隙等缺陷，然而，采用CTS技术铺设时，层合板的厚度将随着纤维角度的变化而变化．本文基于一阶剪切变形理论并应用Chebyshev-Ritz法对这种变厚度的变角度复合材料层合板的热屈曲问题进行了研究．假设纤维方向角沿板的长度方向按照线性变化，获得了均匀温度变化时变厚度层合板的临界热屈曲荷载．通过与现有文献的比较验证了本文方法的正确性，并进一步讨论了纤维铺设技术、纤维方向角的变化以及边界条件的不同对变角度复合材料层合板的临界屈曲温度的影响．研究结果表明，在体积相同的情况下，采用CTS铺设较传统的自动丝束铺放(AFP)可以进一步提升变角度层合板的临界屈曲温度．本文的研究结果可为变角度复合材料的设计提供一定的参考．
本文基于非局部弹性理论，对旋转压电纳米梁模型的振动进行了分析．首先由哈密顿原理导出旋转压电纳米梁的动力学控制方程及相应的边界条件；再通过微分求积法对控制方程和两类边界条件进行离散；最后通过数值计算分析振动特性．通过改变旋转角速度、轮毂半径、非局部参数以及外部电压分析它们对压电纳米梁振动频率的影响关系．数值结果表明这些参数对压电纳米梁固有频率有不可忽略的影响，本文进一步讨论了旋转角速度对结构模态的影响．
本文研究了连接部件的几何参数对变截面耦合微悬臂双梁振动特性的影响．首先，利用集总参数法建立了等效的两自由度系统耦合振动的解析模型；其次，利用分离变量法获得了耦合双梁自由振动的固有频率、振幅比和强迫振动的反共振频率；最后，通过比对解析解、有限元数值结果和实验数据，验证了解析预测的可靠性．研究结果表明，连接部件的宽度和初始偏转角的变化会对耦合双梁振动的特性产生较大的影响．
针对嵊州硅藻土的高结构性及地基应力场的复杂多变，应用GDS 动三轴仪进行不同围压和不同循环应力比下的不排水循环加载试验，分析应力-应变滞回曲线演化、应变累积特性、回弹特性及孔压特性．研究表明：循环应力比及围压对原状硅藻土应变和孔压的发展规律影响明显，随着循环应力比的增加，滞回曲线由线性状态转变为非线性状态，且逐渐向x 轴倾斜，累计应变和回弹应变都随着循环应力比的增加而略微增加，但总应变基本小于2 %；残余孔压比随循环应力比增大而增大，范围为0.1~0.5．并且存在一个临界循环应力比，其值随有效围压的增大而减小，范围为0.8~2.2，当循环应力比大于该值时，试样内部产生一个破裂面迅速发生破坏．在相同循环应力比下，试样的应变随着有效围压的增大而增大．
基于DPM(Discrete Phase Model)模型，研究了长直通风管道内粒径服从Rosin-Rammler 分布的铝粉的运移与沉积规律．基于颗粒与壁面的碰撞过程中的能量分析，建立了粉尘沉积-回弹模型，得出了粉尘沉积的判定准则及脱离壁面时的回弹速度．利用UDF 将沉积-回弹模型嵌入Fluent，完成了对管道内粉尘运移和沉积的数值模拟．粉尘沉积的数值结果与实验结果符合得较好，验证了所提模型的有效性．数值结果表明风速的增大使管道内粉尘浓度明显降低，管壁粉尘沉积率也降低；粒径的增大对粉尘浓度的大小影响不明显，主要影响粉尘浓度在管道内的分布情况，同时会增大粉尘在管壁的沉积率．
采用二维流体力学基本方程组对普朗特数Pr = 0.0272 的具有水平流动周期性加热的Rayleigh-Bénard对流特性进行数值模拟．结果说明，当相对瑞利数给定时，对流斑图的形成取决于水平流动强度．由对流斑图随着时间的变化确定了对流周期．随着相对瑞利数的减小，对流周期适应的水平流动强度减小，并且水平流动强度的存在范围减小．随着相对瑞利数的增加，对流周期变小．随着水平流动强度的增加，对流周期变小，并且对流周期变化的梯度变小．随着水平流动强度的增加，两个局部行波对流区的范围减小，水平流动区间增加．然后，随着水平流动强度的进一步增加，第一对流区先消失．当水平流动强度足够大时第二对流区也消失．腔体内形成水平流动．随着相对瑞利数的增大，第一对流区和第二对流区消失的临界水平流动强度也增大．
聚能射孔是包括炸药爆轰、药型罩压垮形成射流、射流侵彻射孔枪和套管的复杂动态过程，包含能量、质量、速度、变形之间的转化和平衡．本文应用LS-DYNA 软件，建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型，应用ALE算子分离算法，每一迭代步分为两阶段，先执行网格随物质运动的拉格朗日算法，再执行穿过单元边界的质量、内能和动量的欧拉映射算法，实现爆轰过程、药型罩固流转化、射流高速侵彻套管的大变形和流固耦合仿真，分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度和套管强度影响．一枚射孔弹射孔时，总能量转化为金属射流能量的转换率为13.1 %，三枚时为23.1 %，爆轰波叠加引起射流转化能量增强．三枚的射流总能量达到133 kJ，超过三个单枚之和75 kJ 的77.3 %，说明爆轰波重叠使得爆轰产物对射流能量有持续补充作用，对提高孔深有利．射孔弹增加，射流平均能量增大，爆轰产物平均能量减小，但射流和爆轰产物总能量增大，说明弹间的相互作用强烈，爆轰更彻底，对提高孔深有利．三枚较一枚射孔弹射穿套管的时间提前了8 μs，最大应力增加了260 MPa，三枚射孔弹时，套管应力值超过材料屈服强度范围较单枚增加了2.5 mm 的圆环，爆轰重叠区域中心的套管应力为965 MPa，较单枚时的226 MPa 提高了739 MPa，说明爆轰波弹间叠加加重了对套管的伤害．本文实现了射流形成机理、能量和速度转化和射流侵彻过程的流固耦合动态力学分析，搞清了爆轰波叠加对能量、密度、射流速度和套管强度的影响规律．
为了揭示地形变化对连续档输电线动态特性的影响，本文提出了基于任意高差角的动刚度理论．首先将单档导线视为连续档导线的子结构，构建了两悬挂点不等高的单档导线振动方程，并在该理论方程中引入了二次项，能够考虑重力沿弦向分量的影响，推导出绝缘子串绕其悬挂点转动的动刚度计算方法，通过动刚度理论研究连续档导线横向振动模态和频率，并应用有限元软件ABAQUS 验证理论模态和频率公式的准确性．所得结果表明，动刚度的计算方法具有较高的精度，理论模态与有限元输出结果吻合较好，同时获得的频率和模态可为山地高压输电线路防舞技术的研究提供依据．
桩侧负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中，由于湿陷性黄土浸水沉降过程缓慢，桩基负摩阻力具有明显的时效性．笔者首先探讨了黄土的湿陷以及负摩阻力产生的机理，重点研究了桩和土的相对位移与时间的关系，引入荷载传递模型，推导出桩侧负摩阻力与时间的关系．通过计算表明，单桩的负摩阻力随时间的增长而增大，但增长速率逐渐减小，最终负摩阻力将趋于一个稳定值．该计算结果能够很好的体现湿陷性黄土中单桩负摩阻力的时效性，并对湿陷性黄土中桩基础的施工具有很好的指导意义．
基于非局部理论，研究弹性杆在任意边界约束条件下的纵向振动特性．根据Chebyshev 谱级数建立非局部弹性杆的纵向位移形式．在杆的两端引入纵向约束弹簧，通过设置弹簧刚度系数，模拟经典边界及弹性边界．建立非局部杆的能量表达式，由瑞利-里兹法得到齐次线性方程组，求解对应的矩阵特征值与特征向量问题获得非局部杆的固有频率和振型．通过数值仿真计算，研究非局部特征系数与边界约束条件对非局部杆振动频率的影响．结果表明本文方法合理简便，具有良好的精度，且适用于任意弹性边界条件．
基于伽辽金加权残值法，本文首先建立一维饱和土动力学控制微分方程的弱形式，而后分别采用微分求积法和有限元法将其空间坐标离散，得到以土体骨架位移、流体-土骨架相对位移和孔隙流体压力为自由度的单元离散方程，从而采用Crank-Nicolson 法求解．数值算例一方面通过与解析解的对比，验证了离散方程和数值程序的正确性．另一方面，通过地表位移和基底孔隙压力的收敛性分析，检验了求积元和有限元法的收敛效率．数值结果表明：所建立的弱式微分求积法在饱和土动力分析中不仅具有显著优于常规有限元法的收敛效率，而且还具有可变阶的收敛性能，为今后高效率分析提供了一种可能．
基于已有试验，本文提出了轴向弹簧和转动弹簧约束的组合框架简化计算模型，推导了在集中荷载作用下刚性、半刚性连接平面组合梁双跨钢框架移除中柱后的荷载-跨中挠度曲线计算公式，考虑了压拱效应和连接刚度的影响，将公式计算结果与试验结果进行对比证明了推导过程和计算公式的可靠性．在对比结果的基础上，根据已有试验和模拟结果对已有悬索阶段的计算公式进行修正，修正后的公式与试验结果吻合较好．
针对两种不同类型的滚子，研究了大型三排滚柱回转支承承载能力和疲劳寿命．首先，通过理论推导滚子和滚道之间的变形量，并数值模拟轴承滚子和滚道之间的接触应力分布，从而推导滚子的寿命．计算结果显示，圆柱滚子的端部应力较大，而异形修正滚子最大应力出现在接触中心处，端部应力在数值上远小于圆柱滚子．通过等效应力的计算，在载荷较低时，圆柱滚子的疲劳寿命高于修正滚子；当载荷较大时，异形修正滚子的疲劳寿命明显高于圆柱滚子．
